JPH09130661A - 合焦状態検出装置及び光学装置 - Google Patents
合焦状態検出装置及び光学装置Info
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- JPH09130661A JPH09130661A JP7302326A JP30232695A JPH09130661A JP H09130661 A JPH09130661 A JP H09130661A JP 7302326 A JP7302326 A JP 7302326A JP 30232695 A JP30232695 A JP 30232695A JP H09130661 A JPH09130661 A JP H09130661A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 該装置の組み立て工数や部品点数を減らし、
小型軽量化，コスト低減化を図ると共に、安定した光学
性能を得る。 【解決手段】 固体撮像素子２５に、画像の１フレーム
を形成する各フィールドの前記結像光学系からの光路長
を所定量だけ変える手段、つまり少なくとも一列おきに
光電変換素子上に透明体層２５ａを形成し、該透明体層
の作用により、あたかも光学系の一部あるいは固体撮像
素子をウォブリングさせたと同様の効果を得るようにす
る事で、ウォブリングに必要となる鏡筒やステッピング
モータ等の駆動手段を不要にすると共に、ウォブリング
による光学系，固体撮像素子面の平行偏心，倒れ偏心等
を無くすようにしている。
小型軽量化，コスト低減化を図ると共に、安定した光学
性能を得る。 【解決手段】 固体撮像素子２５に、画像の１フレーム
を形成する各フィールドの前記結像光学系からの光路長
を所定量だけ変える手段、つまり少なくとも一列おきに
光電変換素子上に透明体層２５ａを形成し、該透明体層
の作用により、あたかも光学系の一部あるいは固体撮像
素子をウォブリングさせたと同様の効果を得るようにす
る事で、ウォブリングに必要となる鏡筒やステッピング
モータ等の駆動手段を不要にすると共に、ウォブリング
による光学系，固体撮像素子面の平行偏心，倒れ偏心等
を無くすようにしている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ等の固体撮
像素子の出力に基づいて合焦状態を検出するビデオカメ
ラ等に配置される合焦状態検出装置及び該装置を具備し
た光学装置の改良に関するものである。
像素子の出力に基づいて合焦状態を検出するビデオカメ
ラ等に配置される合焦状態検出装置及び該装置を具備し
た光学装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、カメラ，レンズ等の撮影装置の高
性能化に伴い、撮影する被写体の細部がより忠実に表現
できるようになってきている。しかしながら、ビューフ
ァインダ等の電子表示器の画面上の画像再生が十分に鮮
鋭でないことなどから、結像光学系である対物レンズを
最適に合焦させることがしばしば困難になり、合焦状態
を表示したり自動的に合焦させる必要性が唱えられてい
た。
性能化に伴い、撮影する被写体の細部がより忠実に表現
できるようになってきている。しかしながら、ビューフ
ァインダ等の電子表示器の画面上の画像再生が十分に鮮
鋭でないことなどから、結像光学系である対物レンズを
最適に合焦させることがしばしば困難になり、合焦状態
を表示したり自動的に合焦させる必要性が唱えられてい
た。
【０００３】従来より、ビデオカメラのオートフォーカ
ス方式としては、いわゆる、山登り方式がよく知られて
いて、その有用性からこの山登り方式に関し数多くの報
告がなされてきた。
ス方式としては、いわゆる、山登り方式がよく知られて
いて、その有用性からこの山登り方式に関し数多くの報
告がなされてきた。
【０００４】この方式は、結像光学系によって固定撮像
素子等に結像された画像をフィールド毎に映像信号と輝
度信号に分け、このうちの輝度信号の中高周波成分を検
波し、所定のエリアに関して積分を行うことによって焦
点評価値を得た後、あるフィールドの焦点評価値と一つ
前のフィールドの焦点評価値の差分値を所定の量より小
さくするようにフォーカスユニットを光軸に沿って前後
に制御することにより合焦を得ている。
素子等に結像された画像をフィールド毎に映像信号と輝
度信号に分け、このうちの輝度信号の中高周波成分を検
波し、所定のエリアに関して積分を行うことによって焦
点評価値を得た後、あるフィールドの焦点評価値と一つ
前のフィールドの焦点評価値の差分値を所定の量より小
さくするようにフォーカスユニットを光軸に沿って前後
に制御することにより合焦を得ている。
【０００５】動画撮影においては撮像光学系と被写体の
距離は常に変化している。つまり、ビデオカメラのオー
トフォーカスにおいては、フォーカスユニットの位置を
被写体の動きに応じて常に制御していく必要がある。そ
こで、光学系の一部をウォブリングさせることによって
レンズ系による結像面を意図的に所定量だけずらした
り、固体撮像素子をウォブリングさせることによっての
結像光学系からの相対的な位置を変えることによって被
写体の動きに追従させている。
距離は常に変化している。つまり、ビデオカメラのオー
トフォーカスにおいては、フォーカスユニットの位置を
被写体の動きに応じて常に制御していく必要がある。そ
こで、光学系の一部をウォブリングさせることによって
レンズ系による結像面を意図的に所定量だけずらした
り、固体撮像素子をウォブリングさせることによっての
結像光学系からの相対的な位置を変えることによって被
写体の動きに追従させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光学系
の一部をウォブリングするためには、ウォブリングユニ
ットを保持し、更にメカニカルに光軸に沿って移動可能
な鏡筒を用いることが必要となる。又、ウォブリングの
ためのステッピングモータもぼけの量に応じて、比較的
大きな振幅から焦点深度ぎりぎりの微小振幅まで精密に
駆動できる必要があり、これらは、レンズの小型化に大
きな障害となる上、システムが複雑になり、組み立て工
数の増加等からコスト面で大きなデメリットとなる。
の一部をウォブリングするためには、ウォブリングユニ
ットを保持し、更にメカニカルに光軸に沿って移動可能
な鏡筒を用いることが必要となる。又、ウォブリングの
ためのステッピングモータもぼけの量に応じて、比較的
大きな振幅から焦点深度ぎりぎりの微小振幅まで精密に
駆動できる必要があり、これらは、レンズの小型化に大
きな障害となる上、システムが複雑になり、組み立て工
数の増加等からコスト面で大きなデメリットとなる。
【０００７】また、光学的に見れば光学系の一部がウォ
ブリングの際に常に微小な倒れを持つと考えられ、光軸
ずれ、中心の流れ、片ぼけ等の画像の劣化を招く原因に
もなる。
ブリングの際に常に微小な倒れを持つと考えられ、光軸
ずれ、中心の流れ、片ぼけ等の画像の劣化を招く原因に
もなる。
【０００８】（発明の目的）本発明の目的は、該装置の
組み立て工数や部品点数を減らし、小型軽量化，コスト
低減化を図り、かつ、安定した光学性能を得ることので
きる合焦状態検出装置及び光学装置を提供することにあ
る。
組み立て工数や部品点数を減らし、小型軽量化，コスト
低減化を図り、かつ、安定した光学性能を得ることので
きる合焦状態検出装置及び光学装置を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、結像光学系によって形成される画像を取
り込む為の、多数の光電変換素子から成る固体撮像素子
と、該固体撮像素子によって得られた画像の高周波成分
レベルを検出し、評価値を検出する評価値検出手段と、
前記固体撮像素子の各フィールド同士の前記評価値の差
分値を求める差分値検出手段とを有し、前記差分値に応
じて合焦位置を検出する合焦状態検出装置において、前
記固体撮像素子に、画像の１フレームを形成する各フィ
ールドの前記結像光学系からの光路長を所定量だけ変え
る手段、つまり少なくとも一列おきに光電変換素子上に
透明体層を形成し、該透明体層の作用により、あたかも
光学系の一部あるいは固体撮像素子をウォブリングさせ
たと同様の効果を得るようにする事で、ウォブリングに
必要となる鏡筒やステッピングモータ等の駆動手段を不
要にすると共に、ウォブリングによる光学系，固体撮像
素子面の平行偏心，倒れ偏心等を無くすようにしてい
る。
に、本発明は、結像光学系によって形成される画像を取
り込む為の、多数の光電変換素子から成る固体撮像素子
と、該固体撮像素子によって得られた画像の高周波成分
レベルを検出し、評価値を検出する評価値検出手段と、
前記固体撮像素子の各フィールド同士の前記評価値の差
分値を求める差分値検出手段とを有し、前記差分値に応
じて合焦位置を検出する合焦状態検出装置において、前
記固体撮像素子に、画像の１フレームを形成する各フィ
ールドの前記結像光学系からの光路長を所定量だけ変え
る手段、つまり少なくとも一列おきに光電変換素子上に
透明体層を形成し、該透明体層の作用により、あたかも
光学系の一部あるいは固体撮像素子をウォブリングさせ
たと同様の効果を得るようにする事で、ウォブリングに
必要となる鏡筒やステッピングモータ等の駆動手段を不
要にすると共に、ウォブリングによる光学系，固体撮像
素子面の平行偏心，倒れ偏心等を無くすようにしてい
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。
に基づいて詳細に説明する。
【００１１】図１は本発明をビデオカメラのオートフォ
ーカスシステムに適用した場合の実施の一形態を示す構
成図である。
ーカスシステムに適用した場合の実施の一形態を示す構
成図である。
【００１２】図１において、結像光学系は、物体側から
順に各々、複数のレンズ群から構成されている移動可能
なフォーカスユニット２１，リレーユニット（結像系）
２２を配置して構成されている。フォーカスユニット２
１は駆動手段２２（フォーカス駆動モータ）により制御
されており、この駆動手段２２は駆動制御回路２３より
モータドライバ２４に送られる情報に従って駆動され
る。
順に各々、複数のレンズ群から構成されている移動可能
なフォーカスユニット２１，リレーユニット（結像系）
２２を配置して構成されている。フォーカスユニット２
１は駆動手段２２（フォーカス駆動モータ）により制御
されており、この駆動手段２２は駆動制御回路２３より
モータドライバ２４に送られる情報に従って駆動され
る。
【００１３】上記の結像光学系によって結像された光束
は、ＣＣＤ等の固体撮像素子２５によって光電変換さ
れ、カメラ信号処理回路３１に入力される。前記固体撮
像素子２５は、画像の１フレームを形成する各フレーム
のうちの奇数フィールドの光電変換素子上に屈折率Ｎ，
厚さｄの透明体層を有し、上記結像光学系からの光路長
を偶数フィールドのそれと差異をつけている（詳細は後
述する）。
は、ＣＣＤ等の固体撮像素子２５によって光電変換さ
れ、カメラ信号処理回路３１に入力される。前記固体撮
像素子２５は、画像の１フレームを形成する各フレーム
のうちの奇数フィールドの光電変換素子上に屈折率Ｎ，
厚さｄの透明体層を有し、上記結像光学系からの光路長
を偶数フィールドのそれと差異をつけている（詳細は後
述する）。
【００１４】図２はカメラ信号処理回路３１からの信号
より奇数フィールド，偶数フィールドの焦点評価値（Ｍ
ＴＦ）を検出する焦点評価値検出回路３２の構成（及び
処理の流れ）や前記焦点評価値（ＭＴＦ）の差分値を求
める差分値検出回路３３の構成（及び処理の流れ）を示
すブロック図である。
より奇数フィールド，偶数フィールドの焦点評価値（Ｍ
ＴＦ）を検出する焦点評価値検出回路３２の構成（及び
処理の流れ）や前記焦点評価値（ＭＴＦ）の差分値を求
める差分値検出回路３３の構成（及び処理の流れ）を示
すブロック図である。
【００１５】奇数フィールド時に固体撮像素子２５に結
像した光束は、該固体撮像素子２５によって光電変換さ
れ、カメラ信号処理回路３１に入力される。そして、こ
のカメラ信号処理回路３１によって映像信号（Ａ）と輝
度信号（Ｂ）に振り分けられる。
像した光束は、該固体撮像素子２５によって光電変換さ
れ、カメラ信号処理回路３１に入力される。そして、こ
のカメラ信号処理回路３１によって映像信号（Ａ）と輝
度信号（Ｂ）に振り分けられる。
【００１６】このうち輝度信号成分（Ｂ）は焦点評価値
検出回路３２に送られ、該焦点評価値検出回路３２に含
まれるハイパスフィルタ３２ａによって所定の高域周波
数成分のみが抽出される。この高域周波数成分は増幅器
３２ｂで増幅された後、ローパスフィルタ３２ｃで帯域
制限をかけられ、更に検波器３２ｄによって検波された
後、Ａ／Ｄコンバータ３２ｅによってディジタル値に変
換される。これを加算器３２ｆで所定の領域において積
分した値が奇数フィールドの焦点の評価値（ＭＴＦ）と
して出力される。
検出回路３２に送られ、該焦点評価値検出回路３２に含
まれるハイパスフィルタ３２ａによって所定の高域周波
数成分のみが抽出される。この高域周波数成分は増幅器
３２ｂで増幅された後、ローパスフィルタ３２ｃで帯域
制限をかけられ、更に検波器３２ｄによって検波された
後、Ａ／Ｄコンバータ３２ｅによってディジタル値に変
換される。これを加算器３２ｆで所定の領域において積
分した値が奇数フィールドの焦点の評価値（ＭＴＦ）と
して出力される。
【００１７】ここで、一般に固体撮影像素子２５によっ
て画像を取り込む際の走査方法としては、順次走査法と
飛び越し走査法が挙げられる。前者は、横（Ｘ）一列に
並んだ画素を縦（Ｙ）方向に１列ずつ走査していく方法
で、最もオーソドックスな走査方法であり、後者は、一
列、または複数列おきに捜査を行う方法である。両者に
おいても、走査線数毎秒の像数が同じであれば単位時間
内で伝送される全画素数は同じであるが、飛び越し走査
の画面はちらつきや像の運動に関してはあたかも毎秒像
数が増えたかのような感覚を人間に与えるというメリッ
トがあるため、飛び越し走査法が現在では多く取り入れ
られており、本実施の形態では、この飛び越し走査を行
う場合を想定している。
て画像を取り込む際の走査方法としては、順次走査法と
飛び越し走査法が挙げられる。前者は、横（Ｘ）一列に
並んだ画素を縦（Ｙ）方向に１列ずつ走査していく方法
で、最もオーソドックスな走査方法であり、後者は、一
列、または複数列おきに捜査を行う方法である。両者に
おいても、走査線数毎秒の像数が同じであれば単位時間
内で伝送される全画素数は同じであるが、飛び越し走査
の画面はちらつきや像の運動に関してはあたかも毎秒像
数が増えたかのような感覚を人間に与えるというメリッ
トがあるため、飛び越し走査法が現在では多く取り入れ
られており、本実施の形態では、この飛び越し走査を行
う場合を想定している。
【００１８】また、偶数フィールドの焦点評価値（ＭＴ
Ｆ）も、上記奇数フィールドの焦点評価値（ＭＴＦ）を
得るプロセスと同様に得ることができる。
Ｆ）も、上記奇数フィールドの焦点評価値（ＭＴＦ）を
得るプロセスと同様に得ることができる。
【００１９】このようにして得られた二つの異なる結像
面における焦点評価値は差分値検出回路３３に入力され
るが、ここでは一方を遅延回路３３ａを介して減算器３
３ｂに送ることにより、あるフィールドと、一つ前のフ
ィールドの差分値を求めることができ、この情報を図１
に示した駆動制御回路２３に送り、フォーカスユニット
２１の光学的な位置を制御することにより、最良な結像
面を得ることができる。
面における焦点評価値は差分値検出回路３３に入力され
るが、ここでは一方を遅延回路３３ａを介して減算器３
３ｂに送ることにより、あるフィールドと、一つ前のフ
ィールドの差分値を求めることができ、この情報を図１
に示した駆動制御回路２３に送り、フォーカスユニット
２１の光学的な位置を制御することにより、最良な結像
面を得ることができる。
【００２０】図３は、図１に示した固体撮像素子２５に
ついて説明する為の図である。
ついて説明する為の図である。
【００２１】固体撮像素子２５上には複数の光電変換素
子が配列されており〔図３（ａ）参照〕、Ｙ方向の偶数
行目の光電変換素子上には厚さｄ，屈折率Ｎの透明体層
２５ａを有する〔図３（ｂ）参照〕。
子が配列されており〔図３（ａ）参照〕、Ｙ方向の偶数
行目の光電変換素子上には厚さｄ，屈折率Ｎの透明体層
２５ａを有する〔図３（ｂ）参照〕。
【００２２】ここで、結像光学系から射出した光線の、
該結像光学系の最終面から固体撮像素子の奇数行目の光
電変換素子までのバックフォーカス量をｂｋ(2l+1)［ｌ
＝１，２，３，……］とし、偶数番目の光電変換素子の
空気換算のバックフォーカス量をｂｋ(2l)［ｌ＝１，
２，３，……］とすると、これらの関係は以下の様にな
る。
該結像光学系の最終面から固体撮像素子の奇数行目の光
電変換素子までのバックフォーカス量をｂｋ(2l+1)［ｌ
＝１，２，３，……］とし、偶数番目の光電変換素子の
空気換算のバックフォーカス量をｂｋ(2l)［ｌ＝１，
２，３，……］とすると、これらの関係は以下の様にな
る。
【００２３】 ｂｋ(2l+1)＝｛（Ｎ−１）／Ｎ｝・ｄ＋ｂｋ(2l) ……（１） つまり、両者の差分は △＝ｂｋ(2l+1)−ｂｋ(2l) ＝｛（Ｎ−１）／Ｎ｝・ｄ ……（２） で表される。すなわち、奇数行目の光電変換素子と偶数
行目の光電変換素子上では、「｛（Ｎ−１）／Ｎ｝・
ｄ」だけ結像面の違う二種類の画像が結像されることに
なる。
行目の光電変換素子上では、「｛（Ｎ−１）／Ｎ｝・
ｄ」だけ結像面の違う二種類の画像が結像されることに
なる。
【００２４】ここで、焦点外れ量として△が生じ、点像
が直径δの円盤状に一様にぼけたとすれば、点像強度分
布関数は以下の式で表される。
が直径δの円盤状に一様にぼけたとすれば、点像強度分
布関数は以下の式で表される。
【００２５】 Ｉ（ｒ）＝ａ（２ｒ≦δ） 又は ０（２ｒ≧δ９） ………（３） このフーリエ換算を計算すると となる。但し、Ａは定数である。これを「ν＝０」で１
になるように正規化すると ＭＴＦ（ν）＝｛Ｊ1 （πδν）｝／（πδν｝ ……（５） で表すことが出来る。以下の図４（ａ），（ｂ）に、上
記の焦点の評価値ＭＴＦとπδνの関係を示す。
になるように正規化すると ＭＴＦ（ν）＝｛Ｊ1 （πδν）｝／（πδν｝ ……（５） で表すことが出来る。以下の図４（ａ），（ｂ）に、上
記の焦点の評価値ＭＴＦとπδνの関係を示す。
【００２６】この図４から、ＭＴＦが最初にゼロとなる
点は、「πδν＝1.22π」である。また、ＭＴＦが５％
低下するのは、「πδν＝0.225 π」のとき、すなわ
ち、錯乱円の大きさは δ＝0.225 ／ν であることがわかる。
点は、「πδν＝1.22π」である。また、ＭＴＦが５％
低下するのは、「πδν＝0.225 π」のとき、すなわ
ち、錯乱円の大きさは δ＝0.225 ／ν であることがわかる。
【００２７】ここで、対物レンズのＦナンバーをＦｎｏ
とすると、ＭＴＦがｒ％低下する錯乱円の大きさδ-rと
焦点外れ量Δの関係は以下の式で表される。
とすると、ＭＴＦがｒ％低下する錯乱円の大きさδ-rと
焦点外れ量Δの関係は以下の式で表される。
【００２８】 Δ＝δ-r・Ｆｎｏ …………（６） 例えば、ＭＴＦが５％低下する焦点外れ量Δ-5は Δ-5＝（0.225 ・Ｆｎｏ）／ν …………（７） で表される。
【００２９】ところで、カメラから得られる映像信号の
最高周波数は、以下の式で与えられる。
最高周波数は、以下の式で与えられる。
【００３０】 ｆmax ＝（１／２）・Ｋ・ｎ2 ・（ｂ／ｈ） ・（ｙ／ｘ）・ｆp …………（８） ｎ ：固体撮像素子の垂直方向のピクセル数（走査線数） ｆp ：毎秒像数 ｂ ：固体撮像素子の水平方向の長さ ｈ ：固体撮像素子の垂直方向の長さ ｘ ：水平走査の有効走査率 ｙ ：垂直走査の有効走査率 ここで、Ｋは定数であり、通常は「Ｋ＝0.7 」程度と考
えている。また、テレビ解像本数Ｒは Ｒ＝｛（２・ｈ・ｘ）／（ｎ・ｂ・ｆp ）｝・ｆmax ……（９） で与えられ、上記（７）式，（９）式を整理すると、 Ｒ＝Ｋ・ｎ・ｙ …………（１０） となり、また、空間周波数νは ν＝Ｒ／（２・ｈ） …………（１１） で与えられることから、上記（１０）式，（１１）式よ
りＲを消去して ν＝（ｎ／ｈ）・（Ｋ・ｙ）／２ …………（１２） が得られる。
えている。また、テレビ解像本数Ｒは Ｒ＝｛（２・ｈ・ｘ）／（ｎ・ｂ・ｆp ）｝・ｆmax ……（９） で与えられ、上記（７）式，（９）式を整理すると、 Ｒ＝Ｋ・ｎ・ｙ …………（１０） となり、また、空間周波数νは ν＝Ｒ／（２・ｈ） …………（１１） で与えられることから、上記（１０）式，（１１）式よ
りＲを消去して ν＝（ｎ／ｈ）・（Ｋ・ｙ）／２ …………（１２） が得られる。
【００３１】上記（１２）式を上記（７）式に代入する
ことによって、以下の式が求められる。
ことによって、以下の式が求められる。
【００３２】 Δ-5＝0.225 ・｛２／（Ｋ・ｙ）｝・Ｆｎｏ・（ｈ／ｎ） …………（１３） 本実施の形態のシステム構成における各係数は、以下の
通りである。
通りである。
【００３３】Ｆｎｏ＝1.7 Ｋ＝0.7 ｙ＝0.95 （ｈ／ｎ）＝0.01446 これらより Δ-10 ＝0.01446 である。すなわち、上記（２）式において ｛（Ｎ−１）／Ｎ｝・ｄ≧0.01857 …………（１４） となるようにＮとｄを設定することにより、奇数フィー
ルドと偶数フィールドで、ＭＴＦの差は高い方が７０％
程度のとき（すなわちδν＝0.51のとき）、低い方は４
５％程度（δν＝0.51＋0.225 ）と２５％の差異をつけ
ることができる。
ルドと偶数フィールドで、ＭＴＦの差は高い方が７０％
程度のとき（すなわちδν＝0.51のとき）、低い方は４
５％程度（δν＝0.51＋0.225 ）と２５％の差異をつけ
ることができる。
【００３４】また、差分値が最小になる状態で各フィー
ルドとも透明体層の無いときに比べてＭＴＦの低下は３
％程度に抑えることができる。
ルドとも透明体層の無いときに比べてＭＴＦの低下は３
％程度に抑えることができる。
【００３５】また、図４から、最良結像状態からＭＴＦ
が２０％落ちるときの焦点外れ量Δ-20 は Δ-20 ＝（0.414 ・Ｆｎｏ）／ν であることから、 Δ-20 ＝0.02661 である。すなわち、上記（２）式において ｛（Ｎ−１）／Ｎ｝・ｄ≦0.02661 …………（１５） となるようにＮとｄを設定することにより、奇数フィー
ルドと偶数フィールドで、ＭＴＦの差は高い方が７０％
程度のとき、低い方は２５％程度（δν＝0.51＋0.414
）と４５％の差異をつけることができる。
が２０％落ちるときの焦点外れ量Δ-20 は Δ-20 ＝（0.414 ・Ｆｎｏ）／ν であることから、 Δ-20 ＝0.02661 である。すなわち、上記（２）式において ｛（Ｎ−１）／Ｎ｝・ｄ≦0.02661 …………（１５） となるようにＮとｄを設定することにより、奇数フィー
ルドと偶数フィールドで、ＭＴＦの差は高い方が７０％
程度のとき、低い方は２５％程度（δν＝0.51＋0.414
）と４５％の差異をつけることができる。
【００３６】また、差分値が最小になる状態で各フィー
ルドとも透明体層の無いときに比べて、ＭＴＦの低下は
５％程度に抑えることができる。
ルドとも透明体層の無いときに比べて、ＭＴＦの低下は
５％程度に抑えることができる。
【００３７】本実施の形態では、「Ｎ＝1.58」の透明体
層２５ａを用い、その膜厚を「ｄ＝0.0394」とすること
により、奇数フィールドと偶数フィールドで、結像面を
「0.01446 」だけずらしている。
層２５ａを用い、その膜厚を「ｄ＝0.0394」とすること
により、奇数フィールドと偶数フィールドで、結像面を
「0.01446 」だけずらしている。
【００３８】上記の実施の形態によれば、固体撮像素子
２５の少なくとも一列おきの光電変換素子２５上に 成る条件を満たす透明体層２５ａを形成し、画像の１フ
レームを形成する各フィールドの前記結像光学系からの
光路長を所定量だけ変えるようにしているため、結像光
学系の一部、又は固体撮像素子をウォブリングすること
無しに、互いに異なる結像面についての焦点評価値の差
分値を求めることができ、この差分値が一定の範囲内に
なるようにフォーカスユニットに位置を制御することが
できる。
２５の少なくとも一列おきの光電変換素子２５上に 成る条件を満たす透明体層２５ａを形成し、画像の１フ
レームを形成する各フィールドの前記結像光学系からの
光路長を所定量だけ変えるようにしているため、結像光
学系の一部、又は固体撮像素子をウォブリングすること
無しに、互いに異なる結像面についての焦点評価値の差
分値を求めることができ、この差分値が一定の範囲内に
なるようにフォーカスユニットに位置を制御することが
できる。
【００３９】また、上記式（１６）において「（Ｎ−
１）／Ｎ×ｄ］の値が下限値である「1.15×ｈ／ｎ」を
下回る場合は、フィールド間でのＭＴＦの差異が大きく
なるため、合焦位置近くや、レンズのＦｎｏ．が大きい
場合には検出能力が著しく低下してしまう。
１）／Ｎ×ｄ］の値が下限値である「1.15×ｈ／ｎ」を
下回る場合は、フィールド間でのＭＴＦの差異が大きく
なるため、合焦位置近くや、レンズのＦｎｏ．が大きい
場合には検出能力が著しく低下してしまう。
【００４０】逆に、上限値の「2.11×ｈ／ｎ」を上回る
場合には、フィールド間でのＭＴＦの差異が大きくなる
ため合焦状態の検出は容易になるが、フィールド毎にＭ
ＴＦが大きく変化する為、画面のチラツキを生じたり、
画質が低下してしまう。
場合には、フィールド間でのＭＴＦの差異が大きくなる
ため合焦状態の検出は容易になるが、フィールド毎にＭ
ＴＦが大きく変化する為、画面のチラツキを生じたり、
画質が低下してしまう。
【００４１】従って、ウォブリングに必要となる鏡筒や
ステッピングモータ等の駆動手段を無くすことによって
組み立て工数や部品点数を減らすことができ、小型軽量
化，コストダウンを図ることができる。
ステッピングモータ等の駆動手段を無くすことによって
組み立て工数や部品点数を減らすことができ、小型軽量
化，コストダウンを図ることができる。
【００４２】更に、ウォブリングによる光学系，固体撮
像素子面の平行偏心，倒れ偏心等を減らすことによっ
て、安定した光学性能を得ることが出来る。
像素子面の平行偏心，倒れ偏心等を減らすことによっ
て、安定した光学性能を得ることが出来る。
【００４３】また、ウォブリングを併用する場合でも、
焦点深度ぎりぎりの微小ウォブリングは必要なくなり、
構造を簡素化したり、部品精度を緩めてコスト低減化を
図ることができる。
焦点深度ぎりぎりの微小ウォブリングは必要なくなり、
構造を簡素化したり、部品精度を緩めてコスト低減化を
図ることができる。
【００４４】（変形例）上記の実施の形態では、固体撮
像素子２５を成す二次元に配置された光電変換素子のう
ち、一列おきの光電変換素子上に透明体層を形成する様
にしているが、画像の読み取りの為の飛び越し走査が複
数列おきに行われるものであれば、同様に複数列おきに
透明体層が形成される事になる。
像素子２５を成す二次元に配置された光電変換素子のう
ち、一列おきの光電変換素子上に透明体層を形成する様
にしているが、画像の読み取りの為の飛び越し走査が複
数列おきに行われるものであれば、同様に複数列おきに
透明体層が形成される事になる。
【００４５】本発明は、ビデオカメラに適用した場合を
想定しているが、電子スチルカメラ等の映像装置に適用
しても良く、さらにはその他のマイクロフィルムリーダ
ー、静止画入力装置など、固体撮像素子を使用し、合焦
状態検出の必要な光学装置全般に適用可能である。
想定しているが、電子スチルカメラ等の映像装置に適用
しても良く、さらにはその他のマイクロフィルムリーダ
ー、静止画入力装置など、固体撮像素子を使用し、合焦
状態検出の必要な光学装置全般に適用可能である。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
結像光学系によって形成される画像を取り込む為の、多
数の光電変換素子から成る固体撮像素子と、該固体撮像
素子によって得られた画像の高周波成分レベルを検出
し、評価値を検出する評価値検出手段と、前記固体撮像
素子の各フィールド同士の前記評価値の差分値を求める
差分値検出手段とを有し、前記差分値に応じて合焦位置
を検出する合焦状態検出装置において、前記固体撮像素
子に、画像の１フレームを形成する各フィールドの前記
結像光学系からの光路長を所定量だけ変える手段、つま
り少なくとも一列おきに光電変換素子上に透明体層を形
成し、該透明体層の作用により、あたかも光学系の一部
あるいは固体撮像素子をウォブリングさせたと同様の効
果を得るようにする事で、ウォブリングに必要となる鏡
筒やステッピングモータ等の駆動手段を不要にすると共
に、ウォブリングによる光学系，固体撮像素子面の平行
偏心，倒れ偏心等を無くすようにしている。
結像光学系によって形成される画像を取り込む為の、多
数の光電変換素子から成る固体撮像素子と、該固体撮像
素子によって得られた画像の高周波成分レベルを検出
し、評価値を検出する評価値検出手段と、前記固体撮像
素子の各フィールド同士の前記評価値の差分値を求める
差分値検出手段とを有し、前記差分値に応じて合焦位置
を検出する合焦状態検出装置において、前記固体撮像素
子に、画像の１フレームを形成する各フィールドの前記
結像光学系からの光路長を所定量だけ変える手段、つま
り少なくとも一列おきに光電変換素子上に透明体層を形
成し、該透明体層の作用により、あたかも光学系の一部
あるいは固体撮像素子をウォブリングさせたと同様の効
果を得るようにする事で、ウォブリングに必要となる鏡
筒やステッピングモータ等の駆動手段を不要にすると共
に、ウォブリングによる光学系，固体撮像素子面の平行
偏心，倒れ偏心等を無くすようにしている。
【００４７】よって、該装置の組み立て工数や部品点数
を減らし、小型軽量化，コスト低減化を図ることがで
き、しかも安定した光学性能を得ることができる。
を減らし、小型軽量化，コスト低減化を図ることがで
き、しかも安定した光学性能を得ることができる。
【図１】本発明をビデオカメラのオートフォーカスシス
テムに適用した場合の実施の一形態を示す構成図であ
る。
テムに適用した場合の実施の一形態を示す構成図であ
る。
【図２】図１のカメラ信号処理回路からの輝度信号が入
力する焦点評価値検出回路及び差分値検出回路での信号
処理について説明するための図である。
力する焦点評価値検出回路及び差分値検出回路での信号
処理について説明するための図である。
【図３】図１に示した固体撮像素子について説明する為
の図である。
の図である。
【図４】本実施の形態における焦点評価値ＭＴＦと錯乱
円の直径、空間周波数の関係を示す図である。
円の直径、空間周波数の関係を示す図である。
２１ フォーカスユニット ２２ 駆動手段 ２５ａ 透明体層 ２５ 固体撮像素子 ３１ カメラ信号処理回路 ３２ 焦点評価値検出回路 ３３ 差分値検出回路
Claims (5)
- 【請求項１】 結像光学系によって形成される画像を取
り込む為の、多数の光電変換素子から成る固体撮像素子
と、該固体撮像素子によって得られた画像の高周波成分
レベルを検出し、評価値を検出する評価値検出手段と、
前記固体撮像素子の各フィールド同士の前記評価値の差
分値を求める差分値検出手段とを有し、前記差分値に応
じて合焦位置を検出する合焦状態検出装置において、 前記固体撮像素子は、画像の１フレームを形成する各フ
ィールドの前記結像光学系からの光路長を所定量だけ変
える手段を有することを特徴とする合焦状態検出装置。 - 【請求項２】 前記固体撮像素子に具備される、画像の
１フレームを形成する各フィールドの前記結像光学系か
らの光路長を所定量だけ変える手段は、少なくとも一列
おきに光電変換素子上に形成される透明体層であること
を特徴とする請求項１記載の合焦状態検出装置。 - 【請求項３】 前記固体撮像素子は、画像の取り込みは
少なくとも一列おきに飛び越し走査によって行うもので
あり、前記透明体層を有することによって、あるフィー
ルドの光電変換素子の結像光学系からの光路長を他のフ
ィールドのそれと差異をつけることを特徴する請求項２
記載の合焦状態検出装置。 - 【請求項４】 前記透明体層は ｄ：透明体層厚 Ｎ：透明体の屈折率 ｎ：固体撮像素子の垂直方向のピクセル数 ｈ：固体撮像素子の垂直方向の長さ を満たすことを特徴とする請求項２又は３記載の合焦状
態検出装置。 - 【請求項５】 請求項１，２，３又は４記載の合焦状態
検出装置を具備したことを特徴とする光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7302326A JPH09130661A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 合焦状態検出装置及び光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7302326A JPH09130661A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 合焦状態検出装置及び光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09130661A true JPH09130661A (ja) | 1997-05-16 |
Family
ID=17907597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7302326A Pending JPH09130661A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 合焦状態検出装置及び光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09130661A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001215406A (ja) * | 2000-02-02 | 2001-08-10 | Olympus Optical Co Ltd | 撮像素子および自動焦点調節装置 |
| JP2005328134A (ja) * | 2004-05-12 | 2005-11-24 | Sony Corp | 撮像装置および固体撮像素子の欠陥検出方法 |
| JP2012093712A (ja) * | 2010-09-30 | 2012-05-17 | Nikon Corp | 交換レンズおよびカメラボディ |
| WO2013168658A1 (ja) * | 2012-05-07 | 2013-11-14 | 株式会社ニコン | 焦点検出装置 |
| JP2013235048A (ja) * | 2012-05-07 | 2013-11-21 | Nikon Corp | 焦点検出装置 |
| US8711215B2 (en) | 2010-08-06 | 2014-04-29 | Panasonic Corporation | Imaging device and imaging method |
| US9030597B2 (en) | 2010-09-30 | 2015-05-12 | Nikon Corporation | Interchangeable lens and camera body |
| JP2016529473A (ja) * | 2013-06-13 | 2016-09-23 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ | 少なくとも１つの物体を光学的に検出する検出器 |
-
1995
- 1995-10-27 JP JP7302326A patent/JPH09130661A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001215406A (ja) * | 2000-02-02 | 2001-08-10 | Olympus Optical Co Ltd | 撮像素子および自動焦点調節装置 |
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| JP2013235048A (ja) * | 2012-05-07 | 2013-11-21 | Nikon Corp | 焦点検出装置 |
| CN104285173A (zh) * | 2012-05-07 | 2015-01-14 | 株式会社尼康 | 焦点检测装置 |
| US9497374B2 (en) | 2012-05-07 | 2016-11-15 | Nikon Corporation | Focus detection device |
| JP2016529473A (ja) * | 2013-06-13 | 2016-09-23 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ | 少なくとも１つの物体を光学的に検出する検出器 |
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